APDL语言在ANSYS参数化建模中的应用

杨胜， 刘淑芬， 白恒

（辽宁工业大学，辽宁 锦州121001）

0 引 言

对于设计人员而言，在产品的设计阶段就要能对其性能指标进行很好的预测与分析。传统的做法是根据理论公式和经验完成预测和分析。随着科学技术和计算辅助技术的发展，设计人员可以借助先进的有限元分析技术完成这一工作。有限元分析软件有多种，ANSYS就是其中最典型的代表之一。ANSYS应用广泛，能有效地解决如结构、电磁、热、流体等不同方面的问题［1］。

通过ANSYS分析，能够知道所求结果是否满足设计需要。假如结果表明有必要修改，那么就必须改变模型的几何结构或载荷重新进行分析。特别是当模型复杂时，这个过程可能浪费更多时间。这时将参数化的思想融入其中，实现参数化的调整，参数化建模与分析会大大提高分析效率。尤其是针对系列化产品的设计，文中就采用APDL语言进行参数化建模给出了详细范例。

1 ANSYS参数化设计语言（APDL）

在进行结构分析中所用的几何模型可以采用ANSYS系统自身提供的几何建模命令直接创建，也可以将其他CAD软件（如Pro/E、SolidWorks等）建立的几何模型导入ANSYS软件中。导入模型这种方法不适合循环重复性的分析，而APDL（ANSYS Parametric Design Language）进行参数化建模可以很好地解决这个问题，从而大大提高分析效率，缩短产品研发周期［2］。

APDL是一种解释性语言，可以用于根据参数来建模，完成一些通用性强的任务或专用程序，是ANSYS最基础的分析工具［3］。ANSYS的操作运行会产生命令流，但是这种GUI方式产生的命令流繁琐、可读性差。而通过APDL语言人工编写的命令流就没有这些问题。还可以把大量的命令存储在一个宏文件中，然后在ANSYS的命令窗口输入宏的名字就能将宏文件中的所有命令输入到ANSYS系统中。既然要进行参数化建模，就要有参数值的输入界面。APDL在进行界面的订制时，包括单参数的输入界面和多参数的输入界面［3］。下面以带孔斜板（如图1所示）为例，分别论述两种输入界面下如何运用APDL语言完成其参数化建模方法和过程。

图1 带孔斜板

1.1 APDL的单参数输入

单参数输入指的是一次只能定义一个参数，输入宏命令后ANSYS系统会弹出一个提示输入变量参数的对话框（如图2所示），在该界面的文本框中用户可以输入具体参数值，点击“OK”按钮，就能完成这一个参数的定义。若用户疏忽没有输入数值就点击按钮，则输入的是默认值。由于一次只能定义一个参数，要是定义多个参数，就要逐次逐个地输入全部参数，最终完成整体的建模过程。

按照单参数界面输入方法，通过APDL的命令流来完成图1所示斜板零件的创建。图3和图4是采用该方法创建的零件模型，其几何参数分别与表1中给出的参数值对应，整个建模过程命令流程序如下：

图2 单参数输入对话框

表1 两组模型参数

!模型结构参数的定义

*ask,a,length of the floor,200!定义第一个参数底板长度a

图3 模型A

图4 模型B

*ask,b,width of the floor,100 !定义第二个参数底板宽度b

……

!模型的建模过程

/prep7

block,0,a,0,b,0,c rectng,0,l,0,b

cyl4,a/2,b/2,0,0,r2,360,c voffst,4,c,,

vsbv,1,2 vadd,1,4

afillt,3,5,r1 cyl4,l/2,b/2,0,0,r2,360,c

afillt,4,7,r1 afillt,12,19,r1

vsba,3,5 afillt,21,11,r1

vsba,2,2 vsba,2,17

vdele,1,,,1 vsba,4,13

vdele,3,,,1 vdele,2,,,1

wpoffs,a vdele,3,,,1

wprota,0,0,-o vsbv,5,1

finish

1.2 APDL的多参数输入

在实际的工作中，参数一般都是不唯一的，用上面的单参数定义方法虽然很简单，但是操作起来很繁琐，用户不能在同一个界面中看到要定义的所有参数，不能做到对所有参数的整体把握。因此，有必要考虑把多个参数在一个界面里输入，简化操作过程，使用户看起来一目了然。

多参数输入和单参数输入的原理是一样的，在ANSYS的命令窗口输入宏文件名，就会弹出多参数的输入对话框 （如图5所示），按照对话框的提示输入参数值，点击“OK”按钮完成模型创建。参考表1数值能够创建出和图3、图4一致的模型。

命令流程序如下：

图5 多参数输入对话框

multipro,'start',3 !多参数输入对话框的定义

*cset,1,3,a,'length of the floor',200 !定义第一个参数

……

*cset,61,62,'enter the attributes of model'

/prep7 ！建模过程

…… ！与前述单参数输入的建模方法相同

finish

2 结 语

本文通过对带孔斜板单参数界面和多参数界面的订制，阐述了APDL语言的参数化建模方法，实现了简单的ANSYS二次开发。灵活运用APDL语言的参数化功能，可以提高有限元分析分析效率，可以处理一些传统方法中无法实现的分析，缩短了产品的研发周期。

［1］ 张建伟，白海波，李昕.ANSYS14.0超级学习手册［M］.北京：人民邮电出版社，2013

［2］ 师访.ANSYS二次开发及应用实例详解［M］.北京：中国水利水电出版社，2012.

［3］ 曾攀，雷丽萍，方钢.基于ANSYS平台有限元分析手册--结构的建模与分析［M］.北京：机械工业出版社，2010.